Újabb lépéssel közelebb a hiperoncsillagokhoz
Az ALICE kísérleti együttműködés legújabb eredménye közelebb hozta a hadronok közötti erős kölcsönhatás megismerését.
A Nature tudományos folyóiratban megjelent friss tanulmány szerint ugyanis elsőként sikerült pontosan meghatározni a protonok és ritka omega (Ω−) részecskék közötti kölcsönhatást. Ez az eredmény új távlatokat nyithat meg a csillagászati kutatásokban is, hiszen egy lépéssel közelebb visz ahhoz, hogy a szupernova robbanások utáni visszamaradt pulzárok szupersűrű, hideg maganyagát tudják vizsgálni a kutatók, ami közvetlen megfigyeléssel nem lenne lehetséges. Ezáltal olyan új elméleti modelleket dolgozhatnak ki, amelyek segítségével később a hiperoncsillagokra utaló jeleket kereshetnek sokcsatornás asztrofizikai módszerekkel (gravitációs hullámokkal, gamma- és rádióteleszkópokkal).
De mik is azok a hiperonok? Az atommagok protonjait és neutronjait kvarkok építik fel. Barionoknak nevezzük a három kvarkból álló részecskéket, így például a protont két u (up) és egy d (down) kvark, míg a neutront két d (down) és egy u (up) kvark alkotja.
A kvarkok azonban hatfélék lehetnek, a könnyebb kvarkoktól a nehezebbek felé haladva: u (up), d (down), s (strange), c (charm), b (bottom), t (top). Az erős kölcsönhatást leíró elmélet, a kvantum-színdinamika, szerint a kvarkok önmagukban nem megfigyelhetőek, csak hadronokba bezárva, amelyek lehetnek pl. barionok, antibarionok vagy mezonok.
A Nagy Hadronütköztetőben egyre nagyobb energiájú ütközéseket lehet létrehozni, amelyekben egyre nagyobb számban jelennek meg a nehezebb kvarkok. Ezekből – rövid időre – nehezebb barionok, úgynevezett hiperonok is keletkezhetnek. Hiperonokban már nem csak u és d kvarkok, hanem a nehezebbek is megjelennek. Ilyenek például a nagy görög betűkkel írt: lambda Λ0 (uds), a kaszkád Ξ− (dss) vagy az omega Ω− (sss).
A nagyenergiás mag- és részecskefizika egyik legfontosabb kérdése ma, hogy milyen kölcsönhatás van a különböző kvarkokból álló hadronok, például a barionok között. Különösen fontos kérdés, hogy mi a hatásmechanizmus a nehezebb kvarkok, illetve a belőlük felépülő nehéz hiperonok között.
A hiperonok közötti kölcsönhatást többek között azért is nehéz megmérni, mert nem sokkal a keletkezésük után elbomlanak. Ezt a pillanatot sikerült most elcsípni a CERN ALICE detektorának segítségével, ahol a protonok és az Ω− részecskék közötti kölcsönhatást mértek a kutatók az Ω− elbomlása előtt.
De vajon miért ennyire érdekes ez az eredmény?
Az ALICE kísérletben az Ősrobbanást (Big Bang) követő milliomod másodpercekben létrejött anyagot az úgynevezett kvark-gluon plazmát kutatják. Ez a forró, sűrű anyag szimmetrikus volt abban a tekintetben, hogy egyformán tartalmazta a kvarkfajtákat. A mai kihűlt Univerzumban azonban csak a legkönnyebb u és d kvarkokból álló barionos anyagot láthatjuk – elvétve találunk csak hiperonokat. Az azonban még nem bizonyított, hogy létezhet-e hiperonos, például s (strange) kvark tartalmú anyag a mai Világegyetemben.
„A mai tudásunk szerint hiperonok előfordulhatnak a szupernóva robbanások utáni visszamaradt pulzárok szupersűrű, hideg maganyagában – azonban ezek direkt megfigyelése nem lehetséges. A hiperoncsillagok, vagy más néven ritkaság-tartalmú csillagok modellezéséhez pontosan ismerni kellene a részecskék közötti kölcsönhatást, ami lehetővé teszi, hogy precízebb elméleti modelleket készíthessünk. Ha ez sikerül, akkor például a hiperoncsillagokra utaló jeleket kereshetünk a sokcsatornás asztrofizikai megfigyelésekkel: gravitációs hullámokkal, gamma- és rádióteleszkópokkal” – mondja dr. Barnaföldi Gergely Gábor a Wigner FK Nehézionfizikai Kutatócsoport vezetője, aki maga is tagja az ALICE kísérleti együttműködésnek.
„Jelen eredmény több szálon is kapcsolódik a Wigner Fizikai Kutatóközponthoz – fejti ki a kutató – egyrészt a Nehézionfizika kutatócsoportban elméleti modelleket dolgozunk ki a pulzárok belső szerkezetének megértésére; emellett a Magyar ALICE Csoport kísérleti kutatás-fejlesztései – az adatgyűjtő rendszer (DAQ), az időprojekciós kamra (TPC) és a belső nyomkövető rendszer (ITS) fejlesztései – jelentősen hozzájárultak ahhoz, hogy az ALICE kísérleti berendezésbe ki tudják mérni a barion és hiperon részecskék közötti kölcsönhatást.”
Fertőtlenítő fűrészporból
Korunk egyik gyakran használt fertőtlenítő anyagának gyártása nem kimondottan környezetbarát. Egy új módszer ezen változtathat.
Miként hat az ember az evolúcióra?
Sokan úgy vélik, az evolúció valami, ami a múltban zajlott, holott ma is folytatódik, ráadásul mi, emberek is hatással vagyunk rá.
Ha alszunk, az agyunk azért még figyel
Alváslaborban végzett vizsgálatok során izgalmas eredményekre bukkantak a szakemberek.
Először halasztottak el repülést időjárási okból egy másik bolygón
A Marson, a Jezero-kráterben kísérleti repüléseket végző Ingenuity helikopternek egy váratlan porvihar miatt kellett a felszínen maradnia.
Csendesebb repülők bagolyszárny ihletéssel
A biológia ihlette mérnöki megoldások az élővilágban jól bevált módszereket, technikákat ültetnek át emberi használatba.
Előfizetés
A nyomtatott magazinra,
12 hónapra
